心拡張期送血補助循環に関する実験的研究　：　とくに潅流中の血行動態について

(1)

特別掲載

( 東女医大誌第54巻第5

号

)

頁 422-438 昭和59年5月

心拡張期送血補助循環に関する実験的研究

ーとくに潅流中の血行動態について一

東京女子医科大学第2外科学教室(主任織畑秀夫教授〉タケダコウイチロウ

武田剛一郎

(受付昭和59年3月27日〉

Experimental Evaluation of Assisted Circulation with Diastolic Veno・Arterioal Bypass Perfusion

-Especially on Hemodynamic Changeー Koichiro T AKEDA

Department of Surgery(Director: Prof.Hideo ORIHAT A) Tokyo Women's Medical Collage

In order to boost the e妊icacyof assisted circulation against respiratory insufficiency， an experiment was conducted by blood depletion from right atrium using an electromagnetic on-o任switchwhich was

prepared for synchronization with the R wave of the electrocardiogram and by building in into the V駒A

bypass for transfer of blood from the right common iliac. artery for use as the V -A bypass for transfer of blood at diastolic stage

，

so that the blood transfer through it could be compared with the non syn -chronized stationary blood transfer using dogs. The following conclusion could be drawn.

1) The form of the pressure wave found flattend in the group with stationary blood transfer flow

，

whereas

，

in the group of blood transfer at diastolic stage

，

the wave form was maintained in a good shape and the rise in the wave form at diastolic stage could be observed.

2) The mean aortic pressure as found lowered in both groups

，

but with no distinct difference bet -ween each other.

3) The pulse pressure was slightly elevated at the initial stage in the group with higher blood transfer amount at diastolic stage， which was then gradually lowered， whereas the pulse pressure was markedly lowered in the group with stationary blood transfer. 4) The pulse rate decreased in both groups as time advanced. 5) The pressure in the left ventricle decreased in both groups as time advanced， but it increased at the initial stage in the group with higher blood transfer at diastolic stage. The rate of the decrease in the pressure was lower in the group with blood transfer at diastolic stage than in the group of stationary blood transfer. 6) The cardiac output decreased in both groups as time advanced， but it decreased more markedly in the group with stationary blood transfer than in the group of blood transfer at diastolic stage. 7) The total perfusion amount increased at the initial stage in the group of blood transfer at diastolic stage when the amount of the transfer was high

，

but it decreased thereafter.In the groups of blood transfer in stationary flow

，

the increase of the flow at the initial stage was less and the rate of the sub -sequent decrease was remarkable.

8) The left ventricular stroke work index increased at the initial stage if the amount of the blood

(2)

transfer was high

，

but the amount of the transfer was then reduced in both groups

，

but at a higher rate in the group of stationary blood transfer rate.

9) There was no consistent trend inthe resistance in the total peripheral blood vessels.

10)The ratio of the blood f10w amount in the group of stationary blood transfer rate was higher than that of the group of blood transfer at the diastolic stage， ref1ecting the decrease in the cardiac output. The stationary blood transfer increased as time advanced. With the increase in the amount of blood transfer， the rate of the transfer became higher.

From the above司mentionedfindings， it was conc1uded that the method for blood transfer at the

diastolic stage proved to show a lower rise in blood pressure and a lower rate of decrease in cardiac output in time lapse than the counterparts of the m巴thodfor blood transfer at a normal f10w rate， and

that both the left ventricular stroke work index and the total perfusion amount increased and the ratio of blood f10w was reduced in the group of blood transfer at the diastolic stage. These findings demonstrate that the method for blood transfer at the diastolic stage can reduce the burden of left ventric1e and atrium

，

improve the coronary circuration and is effective for maintaning the heart functions. 緒言実験目的実験方法 1.実験装置目次 2.実験犬および麻酔 3.潅流法 4.血行動態の測定実験結果 1.圧波形 2.平均大動脈圧 3.脈圧 4.心拍数 5.左心室圧 6. 心拍出量 7. 総潅流量 8. 左心室 1回仕事量 9.全末梢血管抵抗 10.流量比考察結論文献緒扇人工呼吸管理下においても，なお救命困難な両側肺外傷， Adult Respiratory Distress

Syndrome，広範囲肺塞栓症等，重症呼吸不全に対

し，生体肺の回復を待つ間，呼吸循環を補助して治療する膜型人工肺を用いた補助循環法，すなわちExtra Corporeal Membrane Oxygenation

(以下， ECMOと略称する〉が実験的，臨床的に取り上げられつつあり，その成功例も報告されている1)2)3)4) 重症呼吸不全に対する ECMOの目的としては，1)低酸素血症に対して全身的に酸素附加を計る， 2) 肺の吸入酸素濃度を下げて酸素中毒を予防し，また吸入圧を下げることにより肺を安静状態におき，治癒を図る， 3)Veno-Arterial Bypassの時は肺血流量を減少させ，障害肺中のシャントを減少させ，また右室に対する負荷を軽減して右心不全を予防治療するなどであり，急性期を乗りきることを目標としている. このような利点を生かし，我々の教室の里村は大動脈弁直上に送血する

Veno“Arterial BypassによるECMOを犬を用い

て実験し，その有効性を証明している29) しかし，左心室に過度の負荷がかかり，犬が死亡する危険がある.すなわちVeno同ArterialBypassにおけるECMOの問題点としては，ローラーポンプによる定常流送血に伴う収縮期の左心系負荷の増大という非生理的潅流法の影響が考えられ，この点の改良が今後の問題点である.そこで以下の実験により，この解決を検討したので報告する. 実験目的収縮期の左心系負荷増大を避けるため，心拡張期にのみ送血する静脈動脈潅流補助循環法を用いることを考えた.この方法は肺のうっ血，および右心系へのpreloadを減少し，さらに左心系の after loadの上昇を抑制し，なおかつ拍動流送血となるため，循環動態に及ぼす影響は，定常流送

(3)

血法と比較してより生理的な方法と思われる.そこで定常流送血潅流法と心拡張期送血潅流法を比較検討することを目的とし実験を行なった. 実験方法犬を用いて心電図のR波に同調して送血するよう作動する電磁開閉スイッチを作製し，これをローラーポンプ回路に設置して心拡張期送血静脈動脈潅流法を行ない，定常流送血静脈動脈潅流法と比較実験を行なった. 1.実験装置心電図の

R

波に同調して

TimeLag

を設け一定時間作動する電磁開閉スイッチ(写真1)を作製し，これをローラーポンプの送血回路に設置して，心収縮期には送血されないようスイッチアームにて送血チューブを圧迫閉鎖し，同時に閉鎖循環回路を開放して貯血槽に再循環させ， 2 -3心拍に1回心拡張期にのみ閉鎖循環回路を閉鎖し，送血チューブを開放して大動脈内に送血できるようにした(図1). 実験前，および実験中，心電図のR波より左心室内圧下降開始時までの時聞を計測して

Time

Lag

としそれより左心室収縮前までの時聞を送血時間とした. 前面送血送血ロラーポンプ図l

2 .

実験犬，および麻酔体重

12-19kg

の雑種成犬

1

8

頭を用い，麻酔は

Ketamine H

y

d

r

o

c

h

l

o

r

i

d

e

8mg/kg

筋注後，

Sodium

P

e

n

t

o

b

a

r

b

i

t

a

l

20mg/kg

の静注を行ない，再

28-30

のカフ付きチューブを気管内に挿管し，吸入気に

rooma

i

r

を用い，毎分

2

0

回，

1

回換気量

2 0-30m!/kg

の間歌的陽圧呼吸とした. 左大腿静脈に

1

9

9 a

g

e

エラスターを挿入後，乳酸化リンゲル液を

1

5

0 m

!

/

h

にて滴下し，脱送血カニューレ挿入に先立って，

H

e

p

a

r

i

n

1

0

単位

/

kg

を静注した. 3.潅流法潅流は，左大腿動静脈を露出し，この部よりカ上面写真1 電磁開閉スイッチ

(4)

-424-ニューレを動脈へは右総腸骨動脈内に，静脈へは右心房まで挿入し，人工心肺用体外循環装置(トノグラ医科工業

KK)

のローラーポンプ

2

台にて静脈より脱血し，動脈に送血を行ない，電磁開閉スイッチ経由静脈動脈バイパスとした.潅流量が少なく，また装置の簡略化のため，酸素加装置はとくに使用しなかった(図2入回路内は低分子デキストラン液

5

0

0 m

l

，および乳酸化リンゲル液

500ml

にて充填し，回路内凝固を防止するために，

2

時間毎に

H

e

p

a

r

i

n2

0

単位を追加投与した. 実験犬

1

8

頭を定常流送血群と心拡張期送血群の

2

群に分け，それぞれの群をさらに体重あたり，分時

20m

I

!

k

g

.30m

I

!

k

g

.

40m

l/

kg

の送血量群に分けて，

9

0

分間の血行動態を観察した. なお，潅流中の脱血量と送血量は常に一定となるよう調節し，実験中，回路内への補充液追加は行なっていない.

4 .

血行動態の測定実験中の血行動態の指標として動脈圧，心拍数，心拍出量右房圧脱血ポンプ送血ポンプ図2

」

八

J

人

左心室圧，左右心房圧，大動脈基部血流量，および心電図を測定し記録した. 1)動脈圧，および脈圧測定のため左総頚動脈よりクールナントカテーテルc7むを挿入後，圧トランスデューサー

(MPU0.5-290

型〉に接続した 2) 左心室圧測定のため，右総頚動脈よりクールナントビッグテール型カテーテルを左心室内に挿入留置し，圧トランスデューサーに接続した. 3)左右心房内圧測定のため， 7 F，クールナントカテーテルを両側開胸下に心房内に直接挿入留置し，それぞれ圧トランスデューサーに接続した.

4 )

大動脈基部血流量測定のため，心嚢を切開して大動脈基部を露出し，電磁血流プロープ(FB型

rt14mm

または

φ16mm.

日本光電

KK)

を装置し，電磁血流計

(MFV1

2

0

型，日本光電

KK)

に接続し，これより心拍出量を測定した. 5) 分時送血量測定のため，送血カニューレ内に電磁血流プロープ

(FF

型

0

8

0

，

φ8mm

日本光電〉を装置し，電磁血流計

(MFV.ll00

型，日本光電

KK)

に接続した.

6 )

心電図は，実験犬が両側聞胸となっているため，電極を右上肢，および心膜に直接刺入して誘導し記録した. 以上の圧トランスデューサーおよび心電図の

o

u

t

p

u

t

は

P

o

l

y

c

o

d

e

島

1 u

l

t

i

p

u

r

p

o

s

e P

o

l

y

g

r

a

p

h

1

4

0

(三栄測器

KK)

に接続し，全実験経過を記録した. また実験結果より，以下の式をもとにして平均大動脈圧へ全末梢血管抵抗，左心室仕事量6)を算出した. 平均大動脈圧二 {収縮期圧+

2 x(

拡張期圧)}

x

1 /

3

全末梢血管抵抗 = {平均大動脈圧

(mmHg)/

心拍出量

(m

l/

m

i

n

)

}x

6

0 x

1

3

2

左心室仕事量

(LVSW

1)= 1回心拍出係数 (S1)

x

(平均動脈圧一左室拡張期圧)

x

O

.

0136gram/ cm

2

(SI= 1

回心拍出量

(

s

t

r

o

k

e

volume)

/体表面積〉

(5)

表 1 各流量における 90分後の血行動態

20ml/kg/min 30ml/kg/min 40ml/kg/min

定常流拡張期送血定常流拡張期送血定常流拡張期送血平均大動脈圧 66.1士12.50 56.35:t12.05 51.43士10.28 77. 93:t16. 72 85. 57:t29. 73 92.45:t13.45 脈圧 81. 75士3.95 98.02:t14.75 56. 93:t30 .50 74.07士36.67 58.5士25.25 81.8:t11.10 u 拍数 80.35:t5.35 69.75:t16.45 73.4:t8.82 80.5土8.12 82.3:t16.78 75. 9:t13.0

。

左心室庄 65.25:t10.95 62.8:t6.80 62.25:t7.95 64.47士21.16 63.93:t29.51 96.25士22.55 心拍出量 49.9:t8.60 68 .65:t15. 05 41.53:t21.18 62.67:t28.24 12.55士1.95 50.15:t3.45 総潅流量 62.45士2.45 79.75:t10.45 68.77:t23.56 87.0:t32.33 47.25:t3.35 91.55土4.85 左室仕事量 40.2:t2.30 56.1土13.5 29.43:t14.54 65. 07:t 34.44 9.7士0.40 59.8:t5.60 全末梢血管抵抗 107.45:t24.85 56.25士6.85 88.2:t40.67 97.5:t25.44 122. 75:t10.05 101. 1:t21. 10 潅流前値を100%とし，それに対する%で示す実験結果潅流前値を100%とし，潅流開始90分後の変化率の平均，および標準偏差値を表lに示した. 1.圧波形心停止時において 1分間60回の拍動送血を行なうと，その時の左心室内圧曲線は平担となり，大動脈弓部における圧変化は，電磁開閉スイッチの開閉時における圧変化と，送血管，および大動脈壁の弾性変化のため，大きな

2

峯性の矩形波と，

2

つの小さな藤波によって構成された圧波形となっている(図

3)

.

送血管先端開口部は右総腸骨動脈内にあり，圧波形は大動脈弓部で測定しているため，送血量が少い場合は圧変化が大動脈基部に及びにくいと思

雪

図3 心停止時における圧波形 (X:tSD) われ，心停止時40ml/kg間歌的送血では大動脈弓部で、約30mmHgの脈圧が得られ，心拍動時には約 20mmHgの脈圧を読みとることができるが， 30 ml/kgおよび20ml/kg送血では大動脈拡張期圧を凌駕する程の圧とはならず，拡張期のわずかな上昇を思わせる圧波形の変化を認める(図 4). 各送血群の左心室内圧，および大動脈弓部圧波形をみると次の通りである(図

5

入 20ml/kg/m送血群では定常流送血群，および心拡張期送血群とも，潅流前， 30分後， 60分後，および90分後と時間の経過と共に，収縮期圧の低下傾向が認められ，波形としての変化は少なく，拡張期の波形の軽度の上昇が認められる(図5

-1).

30ml/kg/m送血群は，定常流送血群において潅流前圧波形と比較して， 90分後では脈圧が減少し，疎波成分が消失し，全体になだらかな圧波形となっているが，心拡張期送血群での90分後の変化は少なく，とくに脈圧の減少は無い.圧波形の変化は少なく，拡張期の波形に軽度の上昇が認められる(図

5-2

)

.

40ml/kg/送血群で、は，定常流送血群において， 90分後の変化はとくに著明で，脈圧は減少し， di

-c

r

o

t

i

c

n

o

t

c

h

は消失し，拡張期圧波形は直線的に圧の低下を示し，

P

l

a

t

e

a

u

波となっている.これに対して心拡張期送血群では，

d

i

c

r

o

t

i

c

n

o

t

c

h

は存在し，脈圧も充分存在し，拡張期送血による2つの矩形波と，藤波の圧波形を認める(図

5- 3

)

.

(6)

i

卓宗三七

壁

言

1 手

堅

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ド

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蓮昌

20ml/kg拡張期送血 30ml/kg拡張期送血

十汁

L

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40ml/kg拡張期送血コントロール左室圧大動脈庄

山

J

l

i

f

J

U

A

l

心電図拡張期送血群では，潅流開始15分で128%まで上昇，その後，徐々に低下して78%まで低下した. 20ml/kg/m送血では，両群とも，潅流開始より低下し， 90分後では，定常流送血群で66%，心拡張期送血群で56%まで低下した(図6). 小括:30ml/kg/m送血において，心拡張期送血群は定常流送血群に比し，経時的な圧下降率は少ない.40ml/kg/mおよび20ml/kg/m送血においては，明らかな差がなかった. 3.脈圧 40ml/kg/m，および30ml/kg/m送血において，拡張期送血群では，潅流開始15分後で軽度の脈庄の増加を示した後，徐々に脈圧の減少が出現するが，定常流送血群では，その減少率は著明で，有意差を認めた. 20ml/kg/m送血群では，両群とも減少率は軽度であった(図7). 小括:40ml/kg/m，および30ml/kg/m送血群において心拡張期送血群は初めに軽度上昇し，後図4 小括:定常流送血群では30ml/kg/m送血，および40ml/kg/m送血において，潅流開始90分後には著明な圧波形の変化(脈圧の減少，圧波形の平低化，曲線化〉を認めるが，心拡張期送血群においては収縮期圧波形の変化が殆どなく，拡張期に特有の送血による矩形波の重なりによる圧上昇の波形を認め，この波形は送血流量が多い時は著明であるが，流量が減少すると不明瞭になる. すなわち心拡張期送血法では圧波形の上からみると定常流送血法に比して拡張期圧の上昇と，経時的な波形の変化を少なくする効果が認められ，その効果は流量の多い程大である.

2 .

平均大動脈圧 40ml/kg/m送血において，定常流送血，および心拡張期送血，両群とも，潅流開始30分までは変化はないが，45分後頃より徐々に低下しているが，両群とも有意差はない. 30ml/kg/m送血では，定常流送血群で経時的に徐々に低下し， 90分で51%まで低下したが，心

(7)

20ml/kg/m定常流送血 {整流前 30分後 60分後 90分後左室圧図5ーl に徐々に減少するが，定常流送血群に比し経時的な脈圧の減少率は有意差をもって少ない.

4 .

心拍数定常流送血群，心拡張期送血群とも，潅流開始とともに心拍数は経時的に徐々に低下し，潅流開始90分後では，定常流送血群のうち， 40ml/kg/m 送血群は82%，30ml/kg/m送血群は73%，20ml/ kg/m送血群は80%となり，心拡張期送血群のうち， 40ml/kg/m送血群は76%，30ml/kg/m送血群は81%，20ml/kg/m送血群は70%と各群とも，直線状に心拍数は漸減した(図

8)

.

小括:定常流送血群，および心拡張期送血群とも，経時的に心拍数は漸減し，送血量，および送血法との間に明らかな差はなかった.

5 .

左心室圧左心室圧は，最初の

1

5

分では，心拡張期送血群のうち， 40ml/kg/m送血群で110%，30ml/kg/m 送血群で109%に上昇したが， 20ml/kg/m送血群で、は上昇を見なかった.定常流送血群のうち， 30 60分後 90分後左室圧図5-2 ml/kg/m送血群で， 30分後に112%までに上昇したが，40ml/kg/m， 20ml/kg/m送血群は上昇をみなかった.その後は何れも徐々に低下を始め，潅流開始90分後では，心拡張期送血群のうち， 40ml/ kg/m送血群は96%，30ml/kg/m送血群は64%， 20ml/kg/m送血群は63%となり，定常流送血群のうち， 40ml/kg/m送血群は64%，30ml/kg/m 送血群は62%，20ml/kg/m送血群は62%となった(図

9)

.

小括:定常流送血群，および心拡張期送血群とも，経時的に左心室圧は低下し， 30ml/kg/m，および20ml/kg/m送血群では明らかな差は無いが， 40ml/kg/m送血群において，心拡張期送血群は，定常流送血群に比し，送血後

1

5

分で上昇を示し，経時的な低下率も少ない傾向であった.

6 .

心抽出量潅流開始とともに，すべての群において，心拍出量は急激に減少をはじめ，その減少率は，各群ともほぼ直線的であり，潅流開始後90分で定常流 -428

(8)

40ml/kg/m定常流送血 1整流前 30分後 60分後 90分後左室圧大動脈庄左室庄大動脈圧図5-3 送血群では，40ml/kg/m送血群で13%，30ml/kg/ m送血群で42%，20ml/kg/m送血群で50%となり，心拡張期送血群では， 40ml/kg/m送血群で 50%， 30ml/kg/m送血群で63%，20ml/kg/m送血群で69%となった(図10). 小括:心拍出量は各送血群とも減少し，定常流送血群が心拡張期送血群よりも減少率は大きく，とくに40ml/kg/m群において，明らかな有意差 (p<0.005)を示していた.この傾向は流量の多い方が，少い方よりも強L、傾向がみられる.

7 .

総潅流量大動脈基部の流量計によって得た心拍出量と，大腿動脈内送血量とを合計した総潅流量は定常流送血群では40ml/kg/m送血群において15分後に 108%まで増量した後，低下し，30ml/kg/m，20ml/ kg/m送血群は潅流開始とともに潅流前値を下まわり，漸減して90分後では，それぞれ47%，69%， 62%と低下した.これに反し，拡張期送血群は40 ml/kg/mおよび30ml/kg/mにおいて潅流開始 100 40ml/kg/m + 定常流送血十拡張期送血

。

Vor 100 45 60 75 90 30ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 20ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図6 平均大動脈圧より総潅流量は増加し， 30分後ではそれぞれ 139%， 108%となり，その後，漸減して， 60分後には，ほぽ潅流前値にもどり， 90分後では92%， 87%にまで低下した.20ml/kg/m送血群では潅流開始とともに低下し， 90分で79%となった(図 11). 小括:定常流送血群は心拡張期送血群に比して，経時的な総潅流量の減少率が著しく，とくに 40ml/kg/m，および30ml/kg/m送血群において，その有意差は両方ともp<0.005である.心拡張期送血群では，定常流送血群に比し，潅流開始後60 分までの増量が著明である.

8 .

左心室

1

回仕事量左心室1回仕事量は定常流送血群では40ml/ kg/m送血群で10%，30ml/kg/m送血群で29%， 20ml/kg/m送血群で40%まで低下している.心拡張期送血群では40ml/kg/m およひ~30ml/kg/m 送血群において，潅流開始後，やや増大したが，

(9)

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F K

込 40m山山 ¥ _

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/~，Q 十拡張期送血 0 Vor 15 30 45 60 75 90

1ml 大:←ト-~_

i i

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oL. Vor 15 30 45 60 75 90 100 20ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図7 脈庄その後低下し， 20ml/kg/m送血群は潅流開始とともに低下した.90分では， 40ml/kg/m送血群で 60%， 30ml/kg/m送血群で65%，20ml/kg/m送血群で56%となり，定常流送血群よりは高値である(図12). 小括:左心室

1

回仕事量は，心拡張期送血群では送血量の多い場合に初期に上昇を認め，定常流送血群においては，心拡張期送血群におけるより著明に低下を示した.

9 .

全末梢血管抵抗全末梢血管抵抗は定常流送血群では， 40ml/kg/ m 送血群で，海流開始後やや低下して， 15分で 84%となり，90分で122%まで増大した.30ml/kg/ m送血群では徐々に低下して， 90分で88%となり， 20ml/kg/m送血群では15分でやや増大 (114%)した後，低下して90分で107%となった. 心拡張期送血群では， 40ml/kg/m送血群で潅流開始30分後，最低値 (71%) となった後，徐々に

1∞I~吋キキ十-1{

40ml/kg/m 十定常流送血十拡張期送血。 Vor一一~ 100 30ml/kg/m

。

Vor 100トι 20ml!k宮1m 15 30 30 45 60 75 90 45 60 75 90

。

V正口 5 30 45 60 75 90 図8 心拍数増大し， 90分後で潅流前値となった.30m

1 /

kg/m 送血群で潅流開始後より増大し 90分で潅流前値となった.20ml/kg/m送血群で潅流開始とともに低下し， 90分では56%となった(図13). 小括-各群において様々な態様を示し， 90分後においても，各流量群，または送血法群において，一定の傾向はなかった. 10.流量比 (送血量)/(心拍出量+送血量)X100として計算した.大腿動脈送血の流量比は， 20ml/kg/m送血群では，定常流送血群，心拡張期送血群とも時間経過に伴い，少々増加するが， 30ml/kg/m送血群では，潅流開始60分後噴より，著しく増加し， 40 ml/kg/m送血群においては，更に著明に増加した.何れの流量においても，定常流送血群が心拡張期送血群を上回っていた(図14). 小括:流量比は心拍出量の低下を反映して，定常流送血群が心拡張送血群より高値を示し，経時

(10)

430-100 20ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図9 左心室圧的に増加する傾向を示し，送血量が多い程，その増加率が明らかに高くなる.90分後の比較では， 40ml/kg/m送血群において，定常流送血群と，心拡張期送血群との間に，明らかな有意差を認めた (p<0.025). 考察 1953年， Gibbonηにより心房中隔欠損症の手術に初めて完全体外循環法が臨床応用されて以来，呼吸循環を補助する補助循環法は，心臓手術後の完全体外循環からの離脱や，心筋梗塞等の重症心筋障害における心機能の回復を目指し発展してきた. 一方，重症呼吸不全に対しては，

H

i

l

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)

らによって1972年に初めて外傷性急性呼吸不全に対して ECMOによる救命例が報告されて以来，その臨床的応用が積極的に研究されてきたが，救命率は 10-13%と極めて低く，ECMOの積極的な臨床利 20ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図10心拍出量用には，まだまだ議論のあるところである. 呼吸不全に対する補助循環法の目的は，

Fi0

21.0，

PEEP

10 -15cmH2

0

において利尿剤，強心剤，積極的な理学療法など最大の呼吸管理を行なっても

Pa02

が50mmHg以下の状態が 2時間以上続く場合や，急性の低酸素血症により心筋虚血徴候が現われたり，中枢神経障害が認められる場合などの内科的治療限界をはるかに越えた重症呼吸不全に対して，機械的手段を用いて血液の酸素加，及び、炭酸ガスの排除等の呼吸補助と，呼吸不全より移行する循環不全状態を積極的に補助し，肺機能の回復を図ることにある.この意味で血液酸素加のためには膜型人工肺等を使用したバイパスが必要であり，その方法として，静脈静脈潅流法，動脈静脈潅流法，静脈動脈潅流法，およびこれらの組み合わせの潅流法によって呼吸補助とする

(11)

100 _やγ 4 血血 T_か i 送送 ¥ 流期 ¥

齢

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牛ム

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ネム

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片

4

40ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 30ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 20ml/kg/m

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図11 総潅流量しかし，どの潅流法にもそれぞれ長所短所があり，動脈静脈潅流法は送血ポンプが不要で，充分な脱血量を得ることができるが，血液酸素附加の効率が悪く，潅流量を増せば，その分，体循環潅流量が減少し，末梢循環不全は進行し，肺循環潅流量は増加して，右心系の負荷，及び肺のうっ血をきたし，治療的意義に乏しいか川. 静脈静脈潅流法に関する研究では

Krasna

1_川主動物実験において，可逆的な肺病変による低酸素状態の改善に有効な手段となることを示唆したが，

Schrammel

は同町その有効性とともに，肺前静脈一静脈潅流後における肺のうっ血性病変，及び出血性病変を指摘している.潅流量が増加するにつれ，肺血流量，心拍出量右心室内圧，中心静脈圧，肺内シャント率が増大し8)10)14) 16}17)，また実験的低酸素犬で，血液中より肺胞への酸素の逆拡散，すなわち肺毛細血管で脱酸素現象が生じるとし、う報告もある.西村18)は，肺のうっ血性病変は 100 40ml/kg/m OL;-; 200 30ml/kg/m 、_、、 100

、

、、 T l l J ℃ e l l -i

、、

、

。

Vor 15 30 45 60 75 90 100 20ml/kg/m 血血送送流期常張 { 疋拡

+十

。

Vor 15 30 45 60 75 90 図12左心室1回仕事量

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Lung Syndrome

としてのものであり，静脈一静脈潅流法に特異的なものでないとい山岡ら叫は，肺シャント率を検査し，その適正潅流量は

30m

l/

kg/m

の右心房送血であるとした.また酸素附加率が良好で、20)21)冠動脈をはじめ，全身に酸素加血を供給することが可能であり問削，

Core pulmonare

や，広範な肺動脈塞栓症以外の重症呼吸不全に対しては，その適応が今後広がるものと思われる. 静脈動脈潅流法は静脈血吸引効果により中心静 -432

(12)

100 40mJ/kg/mll + 定常脳血十拡張期送血 O V o r 1 5 3 0 45 60 75 90 100 30mJ!kg/mll 0' Vo'r 15 30 45 60 75 90 100 20mJ!kg/mll 15 30 45 60 75 90 図13全末梢血管抵抗脈圧低下，右房圧および右室圧低下，右室容積の減少，右室仕事量の減少により，右心補助効果を示し，肺血流量の減少により肺動脈圧を下げ，肺コンブライアンスを減少させることができ24)25L 肺病変のある場合には，肺実質の治療の上で好ましい16)26) しかし左心に対しては左室仕事量の減少を認めるが，末梢動脈への潅流操作により，かえって大動脈圧の上昇，左室拡張終期圧，左房庄の上昇など左心の圧負荷を増大し，心筋予備力が少ないと，容易に脱血量に比して心拍出量が低下し，経時的に総潅流量は減少して循環系の破綻をきたしM)27)28)，また

ARDS

等，呼吸不全が主体に対する治療の場合，かえって左心不全を誘発して肺水腫をまねき，呼吸状態をさらに悪化させる可能性がある.このような左心系圧負荷をすくなくするための方法として

Goldman

3₀₎_らは

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を併用したもの31ト34)，体外回路に

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を装着したもの町制などが報告され，

V-A Bypass

定常流送血と，心拍同期送血との循環動態の比較検討がなされている. 著者の実験も，このような左心後負荷を抑制し，末梢循環をより生理的なものにするための方法として心拍同調電磁開閉スイッチを作製して心拡張期送血静脈一動脈バイパス潅流法とし，定常流送血法との血行動態の比較を試みた，本実験では酸素加装置のない

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とした.

Takamoto

54₎₃₂₎_{らによれば，酸素} 加装置のない

V-ABypass

では，バイパス量をコントロールの心拍出量の

1 /

3

以下にすることにより，下半身には酸素低飽和血液が潅流するが，腎動脈から頭側の重要腹部臓器に

h

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が起こらないと報告し，また

Wakabayashi

55₎_{らも心拍出} 量の

1 /

3

のバイパス量で心臓性ショックの患者に酸素加装置のない

V-ABypass

を応用して

6

例の内

5

例を救命し，全身の

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や

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は見られなかったと報告し，血行動態には，酸素加装置の有無はほとんど影響がないといわれている27) 以上の理由より，装置簡素化の目的もあり，酸素加装置のない

V-ABypass

とした. 心拡張期送血法の考えられる利点としては， ①心収縮期には送血していないので定常流送血法に比して左心系の後負荷が少ない. ②心拡張期に送血するため冠血流量を増して，心筋への酸素供給を増す. ③末梢における圧波形は定常流とならない. 以上

3

点があげられる. 著者の実験では潅流の開始とともに中心静脈血吸引のため，心拍出量はその分減少して左室圧，心拍出量，左室仕事量は定常流送血群，心拡張期送血群とも低下し，心不全が存在する場合は，容量負荷，及び右心系の圧負荷の減少のため，明らかに両心補助につながると考えられる. 現行の補助循環法は急速大量出血，及び急速大量輸血を同時に行なうものであり，生体にとっては一種の大きな侵襲であり，経時的に全身的影響が出現して循環動態に加味複合され，徐々に低下

(13)

(%) 701 20ml/kg/m 30ml/kg/m _O_{拡張期送血} 60卜 60 - 定常流送血 O拡張期送血 50ト - 定常流送血 50 40 30

t

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30 20ト

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20 10ト 10 15' 30' 45' 60' 75' 90' O 15' 30' 45' 60' 75' 90' (%) 80 40ml/kg/m 60ト 501 40 20 O拡張期送血 101 - 定常流送血 O 15' 30' 45' 60' 75' 90' 図14流量比してゆく血圧，脈拍数，心拍出量は心機能の低下と，静脈血帰来の減少による循環動態の破綻と考えられる.とくに著者の実験の

40m

l/

kg/m

定常流送血

9

0

分後の左心室 l回仕事量の

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(7.7%)は，まさに静脈血帰来が極端に減少して，流量比は34%から69%と増大しており，このまま潅流液を追加投与しなければ脱血トラブルをおこしかねない状態と考えられる. 梅津37)のシミュレーション技法による V-Aミノイパスの数学的解析によれば，バイパス量は左心補助の限界が不全心拍出量の

40%

程度であるとし，心筋予備力の著しく低下している不可逆心では，定常流V-Aバイパスの効果は期待できず，重症両心不全に対しては，左心機能の回復と末梢潅流量の確保を同時に行なう V-Aノミイパスと，

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法との併用を薦めている. 著者の左心系

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の指標とした平均大動脈圧，心拍出量，左心室圧，及び脈圧について，平均大動脈圧と左心室圧は定常流送血群と心拡張期送血群との間に有意差がなく，心拍出量，及び脈圧において両群聞に有意差をみた. 圧波形については，本実験では送風部位が総腸骨動脈からであり，図

5

の大動脈弓部圧波形を見 -434

(14)

ると，

40ml/kg/m

送血で、拡張期に約

30mmHg

の脈圧を有する 2峯性の送血圧波がみられ，経時的な変化をみると，定常流送血群では脈圧の減少，及び拡張期の直線的でなだらかな圧下降がみられるが，心拡張期送血群では，

9

0

分後においても，脈圧の減少もなく，拡張期下降する圧勾配も急峻で，定常流送血群と比較して，明らかに心拍出圧波形に与える影響は少なく，

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効果があり，また拡張期に送血圧波形をみることより，拡張期圧上昇にともない冠潅流量の増加する

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効果もあると考える. しかし総腸骨動脈部送血静脈・動脈潅流法では冠循環，及び中枢神経系への酸素加血を充分に供給することには疑問があり，これを満たすには，

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制の指摘した如く，送血部位を頚動脈法にするか，心拍出量の75%以上の流量で潅流するか，または岡田9)や，当教室の里村叫が報告した大動脈弁直上で送血する以外にない.臨床の場において完全体外循環に近い高流量潅流を長時間にわたり行なったり，末梢動脈より大動脈弁直上まで太い送血カニューレを挿入することは実際的でなく，左心系

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を極力おさえ，なおかつ酸素加された血液を充分に冠動脈，及び中枢神経系に循環させるには，心拡張期送血静脈・動脈潅流法+ 静脈・静脈潅流法の組み合わせか，あるいは細い送血カニューレを大動脈弁直上までもってきて心拡張期送血する方法がよいと考える. 定常流送血法は，たとえ心拍動中の補助循環といえども，潅流量が増加するにしたがし、収縮期圧の低下，拡張期圧の増加のため脈庄の減少をきたし，末梢血流は拍動流から定常流に近くなる.

1

9

5

年

Wesolowskp9)

らは定常流潅流でも短時間であれば全身状態に異常無く潅流を維持できるとし拍動流の必要性を否定して以来，拍動流でも無拍動流でも臓器や生体の機能に何等差違を認めないとする報告が出されるようになった州41) これに対して拍動流が無拍動流に比して単に血流波形が異なるというだけでなく，生体の生理的循環動態を維持するために重要で、あるとする報告も多い.

1

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Hooke

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こより腎循環の面から脈圧の必要性が述べられており

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土低流量，無拍動流潅流を行なうと，腎動脈が撃縮して腎血流量を著しく減少せしめることを観察している.また

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叫も同様腎機能を生理的に維持するためには拍動流が重要で、あることを示した.

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刊は脳脊髄液の循環の面より，

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削はリンパ流の面より，

Wilkens

46₎_{は末梢循環より} それぞれ拍動流潅流の優位性を報告している. 武田47)は大網容積の測定や，大網毛細管顕徴鏡的観察を行なって 1時間までの観察では拍動流潅流時には毛細血管の血行は良好に保たれ，

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の径は殆んど変化がみられないが，無拍動流では潅流開始後

10-15

分すると

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の血流は次第に緩かとなり，時には全く停止するに至り，

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の径も拡張していることが多いとしている.久保48)らはさらに長時間の観察でローラーポンプを用いた体外循環では，微小循環は当然定常流を示し， 60分ではすでに赤血球が数コづっ塊状となって

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を流れ，

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分では

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の血流は緩徐となり，一部の

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vこは，

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が発生し，

3

時間経過すると徴小循環は非常に緩徐となり，

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のような不可逆性変化が出現し，血管の透過性が克進し，漏出性出血がみられ循環虚脱となるのに対し，拍動ポンプを用いた体外循環では2時間でも血液は良好に維持され 3時間で毛細管の一部で塊状の赤血球がみられ 5時間では毛細血管の血流が停止しているが，徴小循環状態はローラーポンプ例の

3

時間の所見よりは良好な状態が維持されていると報告している. 拍動流に関して理工学的立場より，沖野49)は赤血球が自己の径より狭い毛細血管を通るときは拍動流による慣性運動が不可欠であり，定常流の圧勾配では管腔の閉塞が生じ，これはちょうど金槌で釘を打込む現象と類似していると述べている. また弾性管を通る際の水力学的エネルギーから見て

Shepard

附

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主同一平均血圧で、あっても拍動流の方が無拍動流に比して圧力エネルギーははるかに大であることを計測している. 定常流では毛細管床における流速が減少し一種の末梢循環不全となり，この初期においてはカテコーラミン分泌の結果，前後毛細管括約筋の収縮

(15)

により血圧を維持しようとする.この状態が長時間にわたると

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による毛細血管内圧の低下に対する局所の

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が優位となり，毛細管内圧維持のために前毛細管括約筋の緊張が失なわれ，毛細管内で血液は

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を起こし末梢血管は

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の状態となる.そして毛細管壁の透過性が充進し，体液の血管外漏出が起き，組織の浮腫と循環血液量の減少がおき，静脈血帰来の減少をきたし，ひいては心拍出量の減少につながる.拍動流においてはこのような変化は少なく，末梢循環の破綻は少ない. 以上より心拡張期送血法は定常流送血法と比較して，

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効果と，末梢の非定常流潅流により経時的な静脈血帰来の減少，及び心拍出量の減少がすくなく，この点において有意義な送血法であると考える. 補助循環における適正潅流量については， ① 適正動脈血酸素ガス分圧の維持，②生体のホメオスターシス，体循環に影響を与えず，長期間の静脈還流血を過不足なく脱血できる，の

2

点より決められるべきで①については

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刊らは潅流量を

20m

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kg/m

から

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/kg/m

に増加すると人工肺を通過した血液の酸素含有量は直線的に増加するが，生体の末梢動脈血の酸素含有量は流量が

60m

l

/

kg/m

まで直線的に増加し，それ以後は横這い状態であって，これより潅流量を

60m

l

/kg/

m以上にする必要はないと報告し，また他の報告も

4 0-60m

l

/kg/m

とするものが多い叫-54) 著者の実験では，

20-30ml

/

kg/m

送血で経時的な流量比の増加はすくなく，

40ml/kg/m

送血では潅流開始

6

0

分頃より流量比増加が著明となり，脱血量の確保が困難となり，長期間の補助循環の継続は難しい.①②の問題解決としては，

30-40m

l

/

kg/m

を適正潅流量とし，その潅流方法としては心拡張期送血静脈動脈潅流を主体とし，中枢神経系及び冠循環動脈酸素分圧上昇を目的として静脈静脈潅流を併用するか，あるいは送血カニューレを大動脈弁直上まで挿入し，心拡張期送血静脈動脈潅流法がよいと考える. 結論呼吸不全に対する補助循環の効果を高める目的で，犬を用いて右心房より脱血し，カニューレを右大腿動脈より右総揚骨動脈内に挿入して送血し，電磁開閉スイッチにより心電図と同調した心拡張期送血潅流法と，電磁開閉スイッチを用いない定常流送血潅流法とを比較検討し，次の結果を得た. (1)圧波形は定常流送血群では波形が平担化するのに反し，心拡張期送血群では波形がよく保たれており，拡張期圧波形の上昇を認めた. (2)大動脈平均圧は両群とも低下するが，明らかな差はみられなかった. (3)脈圧は心拡張期送血群では送血量の多いもので初めに軽度上昇し，後に徐々に下降するが，定常流送血群では著しく低下した. (4) 心拍数は，両群とも経時的に減少した. (5)左心室庄は両群とも経時的に減少したが，心拡張期送血群では送血量の多いものに，初期に上昇を認めた.また低下率は心拡張期送血群が定常流送血群より低かった. (6)心拍出量は両群とも経時的に減少したが，定常流送血群が心拡張期送血群より著明に減少した. (7)総潅流量は，心拡張期送血群では送血量の多い場合に初期に増加したが，後に減少した.定常流送血群では初期の増量が少なく，その後の減少も著しかった. (8)左心室 1回仕事量は心拡張期送血群が送血量の多い場合に初期に上昇したが，両群とも低下する.しかしその低下は定常流送血群が著しかっ

T

こ (9)全末梢血管抵抗は一定の傾向を認めなかった (1

0 )

流量比は，心拍出量の低下を反映して，定常流送血群が心拡張期送血群よりも高値を示し，経時的に増加し，送血量の増加と共に増加率は高くなった. 以上の結果より，心拡張期送血法は定常流送血法よりも心拡張期における血圧を上昇し，心拍出量を増加することを示し，左心室l回仕事量，総潅流量の増加，及び流量比の低下を認めている. これらは心拡張期送血法が，左心負担を軽減し， -436

(16)

冠循環をよくし，心機能保持に有効であることを示すものである . したがって重症呼吸不全に対する補助循環法として，大動脈弁直上送血法を行なう場合にこの方法を用いることは甚だ有利であると考えられる. 稿を終るにあたり，御懇篤なる御指導と御校聞をいただいた東京女子医科大学第2外科学教室，織熔秀夫教授に深甚なる謝意を捧げると共に，懇切なる御教示を頂いた同教室，倉光秀麿助教授，鈴木忠講師に心から感謝する.実験に際し，御助言，御協力を下された教室の村瀬茂先生はじめ諸先生に心から御礼申し上げる. (本研究の要旨は，東京女子医科大学学会第256回例会において発表した.) 文献 1)Hill

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心拡張期送血補助循環に関する実験的研究 ： とくに潅流中の血行動態について

特別掲載

号

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心拡張期送血補助循環に関する実験的研究

ーとくに潅流中の血行動態について一

武 田 剛 一 郎

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心拡張期送血補助循環に関する実験的研究　：　とくに潅流中の血行動態について

武田剛一郎